CN104990628A - 一种基于红外成像技术的冰箱检测方法及其检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于红外成像技术的冰箱检测方法，步骤包括准备工作，红外成像，数据转化和结果分析，通过红外成像图和数据曲线图双结果实时分析冰箱压缩机工作情况；本发明同时提供一种基于红外成像技术的冰箱检测系统，包括光学扫描系统，红外探测器，无线发射模块，无线接收模块，信号处理系统，显示器，灰度计算系统和报警器；本发明的有益效果为：实时信号传输方便，多对一数据整合方便比较；红外图像和数据曲线双结果分析，提高数据准确性；实时监控数值反馈给报警器，减少工作人员工作量。

Description

一种基于红外成像技术的冰箱检测方法及其检测系统

技术领域

本发明属于电子测试装置采集技术领域，特别是涉及一种基于红外成像技术的冰箱检测方法及其检测系统。

背景技术

物体表面温度如果超过绝对零度即会辐射出电磁波，随着温度变化，电磁波的辐射强度与波长分布特性也随之改变，波长介于0.75μm到1μm间的电磁波称为“红外线”，而人类视觉可见的“可见光”介于0.4μm到0.75μm。物体辐射电磁波的波长连续覆盖了整个电磁波谱，但辐射能量主要集中在中心波长附近。中心波长与物体的温度有关系，其值与物体的绝对温度(热力学温度)成反比。摄氏温度为-50～100℃的物体，辐射的中心波长位于8～14μm的范围，属于红外光线，所以通常被称为红外热辐射，简称热辐射。

红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。用红外测温仪测量物体的温度受到两方面因素的影响，一个是目标物体的辐射率，一个是目标与测温仪的距离。辐射能量的高低不仅仅与物体的表面温度有关，还与物体的辐射本领有关。该辐射本领通常用一个参数辐射率(也称发射率或灰体系数)ε来标志。

冰箱压缩机是冰箱的心脏，是从蒸发器中吸入低温低压的制冷剂，通过电机的运行带动活塞的运转对制冷剂进行压缩，使制冷剂成为高温高压的气体，之后将制冷剂通过输送管道送入到冰箱冷凝器中，为冰箱制冷系统循环提供充足的动力，最终实现了制冷剂从压缩机中变为高温高压的气体，经由冷凝器冷凝变成高压低温的液体，通过毛细血管是经受阻力变为低温低压的液体，到等压的蒸发器中沸腾汽化从周围的介质中吸热变成饱和的低温低压的蒸汽，最后再次被压缩机吸收，完成了整个制冷系统的循环。因此，对冰箱压缩机的检测就尤为重要，现有的技术对于冰箱压缩机的检测主要通过温度计实现，但是温度计数值不直观，紧贴压缩机安全隐患较大，若不紧贴压缩机则无法测得有效数据，随着人工智能技术的发展和新型传感器、计算机技术、信息处理技术的融和，特别是红外热成像技术的发展，对冰箱压缩机进行实时检测监控成为可能。同时，这种技术的发展也为冰箱检测行业运行检测，无人值守等提供理想解决方案。

由于目前红外热成像检测大都采用便携式热像仪操作检测，对存储的热图像往往需要离线导入PC机进行分析诊断，因此只能实现间断性的监测分析，不能实现对热分布场的实时监测和对热像故障性质的实时诊断，这往往会造成延误而引起较大损失。另外在检测行业中，实时数据非常重要，安全隐患常出现在短时间内，而热成像需要相对封闭稳定的空间，无法保证人员一对一24小时监控检测作业，随着无线技术的发展，可实现多对一实时远程监控操作。

中国专利CN 102147290 A公开了一种基于红外成像的温度监测系统，包括：测量单元，包括一个或多个红外热像仪探头，用于捕获被监测目标的红外成像数据，其中红外热像仪探头的位置和朝向固定，其布置完全覆盖所述被监测目标；传输单元，用于通过网络将所述测量单元捕获的测量数据传输到集控单元；以及集控单元，包括数据处理子单元和集成应用子单元，数据处理子单元根据传输单元传来的测量数据生成并维护被监测目标的温度信息，集成应用子单元提供应用以使用户将温度信息用于监测，此发明能全方位地、实时地、不间断地监测目标，适合于变电站、发电站等场所的在线监测。但是这种系统适用于变电站等高危地点，而对于冰箱检测的环境适配度不高，不能解决冰箱检测行业的问题。

发明内容

为解决冰箱检测作业中温度检测不直观，数据传输控制不便的问题，我们提出了一种基于红外成像技术的冰箱检测方法及其检测系统，采用本发明可以达到温度检测结果直观，数据转化方便，多线程操作的目的。

本发明是通过以下技术方案实现的：

为达到上述目的，本发明提供一种基于红外成像技术的冰箱检测方法，其特征在于，步骤如下：

(1)准备工作：将红外成像检测系统装配于冰箱压缩机表面，打开冰箱电源及红外成像检测系统电源，开始检测作业；检测部分包括一个或多个光学扫描系统，用于捕获被监测目标的红外成像数据，其中光学扫描系统探头的位置和朝向固定，其布置完全覆盖所述被监测目标；

(2)红外成像：位于冰箱压缩机表面的红外探测器将实时信号传输至计算机，在显示器中显示温度红外成像图；。被监测目标的红外辐射经光学系统汇聚、滤波、聚焦到红外探测器上，再由光学--机械扫描系统将对象观测面上各点的红外辐射通量按时间顺序排列，经过红外探测器转变为电脉冲，经由无线线路传输至信号处理系统。信号处理系统对红外原始信号进行放大和转换等处理。

(3)数据转化：根据实时红外成像图，选择取样位点，通过公式：计算获得实时温度，制成温度变化曲线图；式中：T₀为被测物体表面温度，T_r为被测物体表面辐射温度，T_u为环境温度，ε为物体发射率，n为本仪器波段(6-9μm)＝5.33；黑体辐射的基本规律是红外辐射理论研究和技术应用的基础，黑体是在任何温度下能吸收任何波长辐射的物体，斯蒂芬·玻尔兹曼定律指出，黑体的辐出度，即黑体表面单位面积上所发射的各种波长的总辐射功率与其热力学温度T的四次方成正比：E_b＝σT⁴。在相同温度下，实际物体在同一波长范围内辐射的功率总是小于黑体辐射的功率。

(4)结果分析：分析曲线图和红外成像图中是否有非正常温度出现，做出检测报告。

本发明同时提供一种基于红外成像技术的冰箱检测系统，包括光学扫描系统，红外探测器，无线发射模块，无线接收模块，信号处理系统，显示器，灰度计算系统和报警器；光学扫描系统连接红外探测器，红外探测器与无线发射模块直接相连；无线接收模块与信号处理系统连接，信号处理系统分别与显示器，灰度计算系统和报警器相连，报警器与冰箱电源直接相连；无线发射模块和无线接收模块通过无线信号连接。根据无线通讯功能，可将无线接收模块设置于无线发射模块50米开外，减少了数据线对空间的局限性，可将多台检测仪器同时整合于一个处理器，进行同步检测，数据对比和反馈控制，采用无线信号取代RS485信号传输，增加了空间可调性，并且将局限于单设备单处理器的运作方式改为集成式显示对比数据，对于信息采集和收集带来更多的益处。

优选地，上述无线发射模块和无线接收模块使用wifi信号或ZigBee信号。Wifi信号有较大的信号传输范围，且数据承载量大，信号稳定；ZigBee信号所需能量较低，仅一节干电池，可支持整套红外检测程序，无需连接电源线。

本发明的有益效果为：

1、实时信号传输方便，多对一数据整合方便比较；

2、红外图像和数据曲线双结果分析，提高数据准确性；

3、实时监控数值反馈给报警器，减少工作人员工作量。

附图说明

图1是本发明基于红外成像技术的冰箱检测系统的一种结构示意图；

图2是本发明基于红外成像技术的冰箱检测系统的一种红外成像图；

图3是本发明基于红外成像技术的冰箱检测系统的一种温度曲线图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

参阅图1，一种基于红外成像技术的冰箱检测系统，包括光学扫描系统，红外探测器，无线发射模块，无线接收模块，信号处理系统，显示器，灰度计算系统和报警器；光学扫描系统连接红外探测器，红外探测器与无线发射模块直接相连；无线接收模块与信号处理系统连接，信号处理系统分别与显示器，灰度计算系统和报警器相连，报警器与冰箱电源直接相连；无线发射模块和无线接收模块通过无线信号连接，无线发射模块和无线接收模块使用ZigBee信号。

当系统开始工作时，接通电源，冰箱正常运行，压缩机开始工作，光学扫描系统扫描压缩机辐射，信号传递至红外探测器，经过信号放大转换，传递至无线发射模块，信号经ZigBee无线传递至无线接收模块，无线接收模块将信号传递至信号处理系统，系统将信号进行解码放大，转换成图像信号，传送至显示器进行显示，同时信号处理系统将信号传递给灰度计算系统，灰度计算系统根据图像灰度将温度转换为具体数值，经过数值整合，输出曲线图，报警器根据曲线图和红外图的安全范围，若超出安全范围，信号处理系统将指令发送至报警器，报警器发出警报，同时断开冰箱电源。

一种基于红外成像技术的冰箱检测方法，步骤如下：

(1)准备工作：将红外成像检测系统装配于冰箱压缩机表面，打开冰箱电源及红外成像检测系统电源，开始检测作业；

(2)红外成像：位于冰箱压缩机表面的红外探测器将实时信号传输至计算机，在显示器中显示温度红外成像图；

(3)数据转化：根据实时红外成像图，选择取样位点，通过公式：计算获得实时温度，制成温度变化曲线图；式中：T₀为被测物体表面温度，T_r为被测物体表面辐射温度，T_u为环境温度，ε为物体发射率，n为本仪器波段(6-9μm)＝5.33；

(4)结果分析：分析曲线图和红外成像图中是否有非正常温度出现，做出检测报告。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于红外成像技术的冰箱检测方法，其特征在于，步骤如下：

(1)准备工作：将红外成像检测系统装配于冰箱压缩机表面，打开冰箱电源及红外成像检测系统电源，开始检测作业；

(2)红外成像：位于冰箱压缩机表面的红外探测器将实时信号传输至计算机，在显示器中显示压缩机表面温度的红外成像图；

(3)数据转化：根据实时红外成像图，选择取样位点，通过公式：计算获得实时温度，制成温度变化曲线图；式中：T₀为被测物体表面温度，T_r为被测物体表面辐射温度，T_u为环境温度，ε为物体发射率，n为本仪器波段(6-9μm)＝5.33；

(4)结果分析：分析曲线图和红外成像图中是否有非正常温度出现，做出检测报告。

2.一种基于红外成像技术的冰箱检测系统，其特征在于，包括光学扫描系统，红外探测器，无线发射模块，无线接收模块，信号处理系统，显示器，灰度计算系统和报警器；所述光学扫描系统连接红外探测器，红外探测器与无线发射模块直接相连；所述无线接收模块与信号处理系统连接，信号处理系统分别与显示器，灰度计算系统和报警器相连，报警器与冰箱电源直接相连；所述无线发射模块和无线接收模块通过无线信号连接。

3.如权利要求2所述的一种基于红外成像技术的冰箱检测系统，其特征在于，所述无线发射模块和无线接收模块使用wifi信号或ZigBee信号。